| 研究課題/領域番号 |
19K03681
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
須藤 彰三 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 特定教授 (40171277)
|
|---|
| 研究分担者 |
川勝 年洋 東北大学, 理学研究科, 教授 (20214596)
江口 豊明 東北大学, 理学研究科, 学術研究員 (70308196)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
|
|---|
| キーワード | シリコン表面 / 水素終端表面 / 単原子吸着 / ナノクラスター / 薄膜成長 / 量子サイズ効果 / 走査トンネル顕微鏡 / 第一原理計算 / 金属ナノクラスター / 結晶成長 / 水素終端シリコン表面 / エッチング過程 / 原子間力顕微鏡 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、拡散律速下において、半導体表面に吸着した個々の原子の運動からナノクラスター成長過程までの機構を解明することを目的としている。初めに、高品位水素終端シリコン表面（H:Si）の開発を行う。次に温度可変型および高速走査型トンネル顕微鏡を用い、H:Si表面上に金属原子を吸着し、拡散・衝突・臨界核形成・ナノクラスター成長を追跡する。また、反応性の高いSi清浄表面での対照実験も行う。従来から提案されている熱力学、統計力学、量子力学に基づく結晶成長理論と比較し、金属ナノクラスターの原子スケールでの成長モデルを提案する。これらの成果は、結晶成長の基礎となる素過程を明らかにするものと期待される。
|
| 研究成果の概要 |
本研究は、Si清浄表面及び水素終端Si表面を舞台として、拡散律速下において、表面に吸着した個々の原子の運動からナノクラスター成長までの機構（薄膜成長初期過程）を解明することを目的とした。実験は、温度可変型走査トンネル顕微鏡を用い、表面の温度を変化させながら、Ag及びFe原子をわずかな量吸着し、個々の原子の拡散運動からナノクラスターへと成長する過程を実空間で観察した。その結果、Si(111)7×7表面上でAg原子は、今までに報告のないサイトに吸着し、特異な温度依存性を示すことを発見した。さらに、水素終端Si(111)1×1表面上のAg及びFeクラスターの成長過程を解明することができた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
結晶成長の物理において、原子の運動、臨界核生成やその後のクラスター成長に関して、原子レベルの研究が活発化している。そのような流れの中で、欠陥密度の低い半導体表面を準備し、拡散律速下、Ag及びFeの原子レベルでの成長過程を明らかにした。Feナノクラスターでは、走査トンネル分光法（STS）も用い、特異な電子状態も構造と共に観測した。これらの成果は、結晶成長の物理に大きな進展をもたらしている。加えて、現在、ナノテクノロジーの基礎技術として、原子1個1個を操作、制御、利用する技術の研究が活発化している。Ag原子で発見した特異な温度依存性は、温度による新しい単原子制御法として高く評価されている。
|
